研究人員解密植物病毒致病關鍵因素

目前，在植物體內、全基因組層面，對植物RNA病毒的RNA二級結構及其動態異質性尚缺乏系統解析，也未明確RNA結構動態變化的功能意義。因此，闡明植物病毒致病機制以及開發新型抗病毒策略具有重要意義。

5月8日，深圳理工大學合成生物學院杰出教授張秀任團隊和未來農業研究院特聘副教授朱佳瑩團隊在《先進科學》發表最新研究。研究團隊在植物體內繪制出蕪菁黃花花葉病毒（TYMV）全基因組RNA二級結構圖譜，并證實TYMV RNA在植物體內呈現出結構高度動態的特點，普遍存在多種不同的構象。

團隊還進一步發現，已有研究報道的TYMV3’端類tRNA結構（簡稱3’TLS），存在假結結構和莖環結構兩種不同的形態。實驗表明，破壞假結結構會直接降低病毒的翻譯效率，而打破這兩種結構的平衡，會削弱病毒的復制能力，最終讓病毒完全失去致病能力。

該研究顯示，植物體內病毒RNA在全基因組范圍內并不以單一結構存在，而是呈現高度動態且多樣性。蕪菁黃花花葉病毒屬于植物正義單鏈RNA病毒，其3’端存在3’TLS結構，該結構廣泛存在于多種RNA病毒基因組中，是病毒調控宿主細胞、完成自身關鍵生理過程的高效分子機制。通過共進化分析，團隊發現TYMV 3’TLS的兩種可變構象在黃花花葉屬病毒中均呈現高度結構共進化特性。

那么，3’TLS如何決定自己是參與調控翻譯過程還是復制過程？研究團隊證實，破壞假結結構或莖環結構均會顯著降低病毒RNA復制效率。結合RNA結構突變體致病性減弱的實驗結果，表明假結結構和莖環結構的動態平衡對于病毒的復制過程至關重要。

該研究在植物體內繪制出蕪菁黃花花葉病毒全基因組RNA二級結構圖譜，證實蕪菁黃花花葉病毒RNA在植物體內結構高度動態且普遍存在多種構象，并揭示了RNA可變構象在病毒RNA多功能性的核心作用，為解析病毒致病機制、識別功能性RNA結構元件以及開發新型抗病毒農藥和工具提供了重要的理論基礎和數據支持。

相關論文信息： https://doi.org/10.1002/advs.75614